微型齿轮注塑模具.docx

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微型齿轮注塑模具

微型齿轮注塑成型的模拟分析和模具设计

Gearsofmicro-injectionmoldingsimulationanalysisandmolddesign

摘要

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术。

因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

本设计介绍了微型齿轮注射模的设计与制造方法，详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明；最后介绍了当今世界上最为普及的三维CAD/CAM系统标准软件PRO/ENGNEER的PROGRAM模块，对导柱和导套进行了参数化设计。

该注射模采用了1模8腔的结构。

关键词：

微型齿轮注射模具设计

ABSTRACT

Plasticindustryisintheworldgrowsnowoneofquickestindustryclasses,butcaststhemoldisdevelopmentquicktype.Ifmold'sCAD/CAMtechnology,mold'slaserfastformationtechnology,mold'spreciseformtechnology,mold'sultraprecisionsizingtechnology.Therefore,theresearchcaststhemoldtounderstandtheplasticproducttheproductionprocessandimprovestheproductqualitytohavetheverybigsignificance.

Thisdesignintroducedtheminiaturegearinjectsmold'sdesignandthemanufacturemethod.Introducedindetailthecoldflowchannelinjectionevilspiritmoldpoursthesystem,thetemperaturecontrolsystemandgoesagainstthesystemthedesignprocess,andhasgiventheexplanationtothemoldintensityrequest;FinallyintroducednowintheworldthemostpopularthreedimensionalCAD/CAMsystemstandardsoftwarePRO/ENGNEER'sPROGRAMmodule,andledthewraptotheguidepillartocarryontheparametrizationdesign.Thisinjectionmoldhasused1mold8cavitystructures.

keyword：

MiniaturegearInjectionmolddesign

目录

第一章绪论.................................................................................-1-

1.1模具工业在国民经济中的重要地位.............................................-1-

1.2我国模具工业的现状和发展.........................................................-2-

1.3模具技术的国内外现状及发展趋势.............................................-3-

1.4微型注射模具的现状与发展前景.................................................-4-

1.5毕业设计的目的和意义.................................................................-5-

第二章塑料制件设计...................................................................-6-

2.1微型齿轮的测绘与设计..................................................................-6-

2.2微型齿轮工艺分析..........................................................................-6-

2.3微型齿轮塑件材料选用及特性......................................................-8-

第三章微型齿轮注射成型的模拟分析......................................-10-

3.1流动模拟分析.................................................................................-10-

3.2模具温度的模拟分析.....................................................................-11-

3.3熔体温度的模拟分析.......................................................-12-

3.4注射速率的模拟分析........................................................-13-

3.5注射压力的模拟分析........................................................-14-

3.6微型齿轮注塑成型的实验研究........................................-15-

3.7结论.................................................................................................-16-

第四章注射模具总体结构设计...................................................-17-

4.1塑件体积的计算.............................................................................-17-

4.2计算塑件的质量.............................................................................-17-

4.3按注射机的最大注射量确定型腔数目.........................................-17-

4.3计算浇注系统的体积....................................................................-18-

4.4注射机的选择................................................................................-19-

第五章模具的设计.....................................................................-20-

5.1分型面的选择设计原则................................................................-20-

5.2型腔数目的确定...........................................................................-20-

5.3浇注系统设计................................................................................-22-

5.4成型零部件设计............................................................................-26-

5.5导向机构的设计............................................................................-29-

5.6推出机构的设计............................................................................-30-

5.7冷却系统的设计............................................................................-32-

5.8模具排气槽的设计.........................................................................-33-

5.9校核.................................................................................................-33-

总结............................................................................................-35-

参考文献........................................................................................-36-

致谢.............................................................................................-38-

附录

第一章绪论

1.1模具工业在国民经济中的重要地位

模具工业是国民经济的重要基础工业之一。

模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。

模具是制造业的重要基础工艺装备，工业产品大批量生产和新产品开发都离不开模具，用模具生产制件所达到的四高二低（高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材）使模具工业在制造业中的地位越来越重要。

人们常见的工业产品有60％—90％的零件需要用模具成形。

模具精度低，则产品质量差，模具寿命低，则产品成本高。

现代模具业已成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术已成为相互依托的关系，一方面模具直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备，另一方面模具本身又大量采用高新技术，因此模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。

通过模具成形零件的快速、优

质、低耗、环保体现了国家可持续发展的战略和科学发展观。

据国外统计资料显示，模具行业的发展可带动其相关产业发展的比例大约是1:

100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。

而2005年，我国模具企业的模具销售总额约610亿元。

因此，模具产业的发展对国民经济的贡献是巨大的。

模具工业是高新技术产业的一个组成部分。

例如：

属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品（包括通讯产品）的发展，没有精密模具也不行。

不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。

例如：

形状误差小于0.1～0.3µ的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。

因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。

有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。

模具工业又是高新技术产业化的重要领域。

用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。

CAD／CAE／CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。

模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。

逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。

模具工业在国民经济中的作用和地位的日益增强与提高，国家制造行业把模具工业列为中国制造业之母，将模具制造业列为支撑中国制造业发展的一个最基本的基石，要振兴装备制造业，要节能节材，要改变生产增长方式及改变结构，都需要发展模具。

自1997年起，国家对国内部分模具企业实行增值税先征后返70％的优惠政策，2006年，国家财政部和税务总局又明确了230家模具企业自2006年1月1日起至2008年12月31日享受模具产品增值税先征后退50％的优惠政策。

优惠的政策支持为模具工业的发展提供了良好的社会环境和政策保障，提高了模具行业从业者的积极性和主动性，正确的产业政策产生了正确的引导作用，促进了我国模具工业技术水平的提高和骨干模具企业队伍的形成。

1.2我国模具工业的现状和发展

 20世纪80年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。

这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。

振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。

“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。

目前，中国有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。

近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。

除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。

许多模具企业十分重视技术发展。

加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。

此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。

  中国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48in（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料[1]等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。

从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。

目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。

第二章塑料制件设计

2.1微型齿轮的测绘与设计

本次毕业设计的产品为：

微型齿轮，具体结构如下图

图1：

微型齿轮

2.2微型齿轮工艺分析

为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用点浇口。

该浇口的分流道位于模具的水口板上，而浇口纵向开设在模具的型腔处，塑件外表面因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果程度较小。

（1）尺寸和精度

这里的尺寸是指塑料制件的总体尺寸大小，从所设计塑件的总体尺寸分析得知，其尺寸较为合理，不会太大，这样就可以避免塑料容体充不满模具型腔或使塑件不能正常成型，塑件料为PC（聚碳酸酯）,该塑件尺寸中等，整体结构较简单。

除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级：

4级。

（2）形状

本塑件的几何形状除能满足功能使用外观要求外，还做到尽可能使其所对应的模具结构简单化，便于加工成型。

（3）壁厚

通常热塑性塑料的注塑件壁厚一般在1.6～2.5mm范围内，分析设计塑件功能要求，确定塑件的壁厚为0.5mm。

设计制品应尽量减少壁厚和壁厚不均匀，这样有利于缩短模塑周期，提高生产效率及节省材料。

（4）脱模斜度

根据已选定的材料PC（聚碳酸酯），其脱模斜度宜为（40ˊ～1.5°）。

为使注塑开模后，塑件留在动模一侧的型芯上，取其脱模斜度为50′。

（5）加强筋等防止变形的结构设计

为提高塑件的强度和刚度而又不至于使制品的壁厚过大，在适当的位置采用增设加强筋的方法。

（6）圆角

塑件面与面之间一般采用圆弧过渡，这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中，提高塑件强度，而且可以改善熔体在型腔中的流动状况,有利于充满型腔,便于脱模。

（7）成型方法

主要依靠注射成型机（柱塞式和螺杆式）和注射模具来完成。

PC（聚碳酸酯）塑料的成型加工性能良好，选用螺杆式注塑机进行注塑成型。